正极产生的气体被负极所消耗的基本过程可以用下图表示。经气相色谱检测,正极产生的气体主要成分是CO2。根据文献报道,CO2在graphite负极反应生成Li2C2O4或者碳酸盐。这也是为什么在pouch cell里面观察的气体含量很小。
搞清楚副反应产气的问题之后,接着研究了pouch cell阻抗增加的来源,主要是采用对称阻塞电极分别测试在60摄氏度下阻抗变化。正/负极电极是从pouch cell、pouch bag中拆解出来的,电解液溶剂还是常见的EC+EMC体系。结果显示,pouch bag中的正极电极阻抗远远大于pouch cell的阻抗,正如上面所提到了,在pouch bag中,产生的气体无法被负极graphite消耗,因此造成了正极界面阻抗增大。有意思的是,当把EC+EMC溶剂换成氟化物溶剂时,比如FEC+TFEC时,发现pouch bag中的正极界面阻抗大幅度较小,接近于pouch cell的阻抗。
以NMC442/Graphite软包电池为例,在40摄氏度、2.8-4.5V循环,电流为C/2.4,分别考察了EC+EMC溶剂体系和FEC+TFEC溶剂体系下的循环寿命,结果显示,FEC+TFEC溶剂体系下的循环寿命更好,其中,以2%PES+1%DTD in FEC:TFEC=1:1的电解液性能最好。